氧化石墨烯_碳纳米管水泥基复合材料性能研究

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1、学校代号10532学号S150100177分类号TU528密级公开硕士学位论文氧化石墨烯/碳纳米管水泥基复合材料性能研究学位申请人姓名林立培养单位土木工程学院导师姓名及职称龚建清副教授学科专业土木工程研究方向水泥基复合材料论文提交日期2018年5月27日学校代号：10532学号：S150100177密级：公开湖南大学硕士学位论文氧化石墨烯/碳纳米管水泥基复合材料性能研究学位申请人姓名：林立导师姓名及职称：龚建清副教授培养单位：土木工程学院专业名称：土木工程论文提交日期：2018年5月27日论文答辩日期：2018年5月30日答辩委员会主席：黄政宇教授S

2、tudyonPropertiesofGrapheneOxide/CarbonNanotubesCementitiousCompositesbyLINLiB.E.(GuangzhouUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinCivilEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorGONGJianqingM

3、ay,2018硕士学位论文湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编

4、入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书。2．不保密□√。(请在以上相应方框内打”√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I氧化石墨烯/碳纳米管水泥基复合材料性能研究摘要水泥基复合材料（Cementitiouscomposites）是世界上最主要的建筑材料，超高层建筑、大体积构筑物和大跨度桥梁等对水泥基复合材料提出了更高强、更耐久、更智能的要求。纳米材料的兴起为此提供了新的思路和可能性。一维纳米材料碳纳米管和二维纳米材料氧化石墨烯是目前最具潜在价值的水泥基

5、复合材料纳米增强体。氧化石墨烯和碳纳米管都是碳基纳米材料，兼具强度极高、比表面积极大和导电性能极好等优异性能。本文通过试验研究了不同掺量的氧化石墨烯和碳纳米管对水泥基复合材料力学性能和耐久性的影响，取得了以下成果：（1）用紫外-可见分光光度计（UV-vis）对氧化石墨烯和碳纳米管在水中的分散性进行了表征，发现氧化石墨烯和碳纳米管能互相促进分散；用原子力电子显微镜（AFM）对氧化石墨烯进行了观察，发现超声分散后，氧化石墨烯的团聚和叠加被破坏，氧化石墨烯的厚度由2-4nm降低到小于1nm；（2）氧化石墨烯和碳纳米管都会降低砂浆的流动性，而20wt%的粉煤

6、灰取代水泥能减弱这一影响；氧化石墨烯掺量为0.08wt%的试件的28d抗压强度最大，达到了61.4MPa，比OPC的43.5MPa提高了41.15%，三点弯曲试验结果表明0.04wt%的氧化石墨烯有较好的增韧效果，扫描电镜（SEM）观察到了碳纳米管的桥架作用和氧化石墨烯成核作用形成的致密水泥石结构；红外光谱分析没有发现氧化石墨烯和碳纳米管对水泥水化产物有显著影响；（3）300次冻融循环后试件的质量损失率和强度损失率揭示了氧化石墨烯和碳纳米管在改善水泥基复合材料抗冻性的作用，氧化石墨烯掺量为0.08%的试件300次冻融循环后仅有0.2%的质量损失率和1

7、1.5%的抗压强度损失；并从孔结构的优化和水泥石强度增大等方面解释了作用机理；（4）0.06wt%的氧化石墨烯掺入能大大提高材料的抗渗性，使其抗渗压力值达到1.5MPa，计算渗透系数为未掺氧化石墨烯/碳纳米管的OPC试件的5.3%，掺入氧化石墨烯和碳纳米管后，随着掺量的增大，试件由孔隙率大而渗透性大转变为空隙率小而渗透性小再转变成孔隙率大而渗透性小。关键词：氧化石墨烯；碳纳米管；水泥基复合材料；抗冻性；抗渗性II硕士学位论文AbstractCement-basedcompositematerialsaretheworld'smostimportant

8、buildingmaterials.High-risebuildings,large-volumestruc